破解“世界難題” ——普光氣田全面技術(shù)創(chuàng)新紀(jì)實(shí)

□ 袁 淵

科研技術(shù)創(chuàng)新，讓設(shè)計(jì)人找到了破解世界級(jí)難題的“金鑰匙”；設(shè)計(jì)技術(shù)創(chuàng)新，則為工程項(xiàng)目注入了不竭動(dòng)力之源。

四川省大巴山南麓，山清水秀環(huán)繞之中，坐落著美麗的普光小鎮(zhèn)。

這里，一個(gè)年產(chǎn)能超百億立方米的海相整裝大氣田于10年前橫空出世。

這里，一座處理能力居亞洲第一、世界第二的酸性天然氣凈化廠在一個(gè)春天拔地而起。

這里，一條橫跨中國(guó)半個(gè)版圖的綠色能源大通道，從“天府之國(guó)”一路蜿蜒東去，穿越千山萬(wàn)水，像一條巨龍奔向黃浦江邊。

讓我們走進(jìn)巴山蜀水，感受普光氣田帶來的成果。

科研技術(shù)創(chuàng)新：破解世界級(jí)難題

作為川氣東送工程氣源的普光氣田，平均井深近6000米，地下壓力在55兆帕以上，氣藏中硫化氫含量高達(dá)15%，二氧化碳含量高達(dá)8%。具有超深、高含硫、高二氧化碳、高壓等特點(diǎn)，這在世界范圍也是少有的，其勘探開發(fā)被稱為世界級(jí)難題。

在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)嚴(yán)重匱乏的情況下，如何保證環(huán)境安全，如何保證集輸系統(tǒng)正常運(yùn)行，如何保證高含硫天然氣深度凈化以及硫黃安全儲(chǔ)運(yùn)，是擺在設(shè)計(jì)者面前的難題。

工程設(shè)計(jì)是整個(gè)工程建設(shè)的先行和關(guān)鍵，在工程建設(shè)中處于主導(dǎo)地位。在普光氣田項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)人員精心設(shè)計(jì)，合理布局，堅(jiān)持以最小的投入，實(shí)現(xiàn)最大規(guī)模的集氣，最大流量的送氣，最方便的客戶服務(wù)。

時(shí)任普光氣田項(xiàng)目經(jīng)理、現(xiàn)勝利設(shè)計(jì)院副總經(jīng)理孫曉春說：“項(xiàng)目之初我們真難呀，但是我們迎難而上，按照質(zhì)量、進(jìn)度、投資、HSE和合同五大控制進(jìn)行工作，高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮中國(guó)石化勝利設(shè)計(jì)院的技術(shù)優(yōu)勢(shì)?！?/p>

為保證安全生產(chǎn)和地層壓能的充分利用，確定合理的壓力工作級(jí)制，配備安全泄放系統(tǒng)。在管道材料的選擇上，采取以抗硫碳鋼＋緩蝕劑為主，鎳基合金材料為輔，即井口至加熱爐進(jìn)口之間采用純鎳基合金管材，其他涉酸中的高、中壓管道則采用抗硫低碳鋼＋緩蝕劑選材的方案，涉酸中低壓管道采用“抗硫A333低溫鋼”選材方案。這樣的選材方案比全部采用鎳基復(fù)合管材節(jié)省75%投資。同時(shí)參與抗硫材料的國(guó)產(chǎn)化研發(fā)，并成功應(yīng)用于普光氣田建設(shè)中，擺脫了抗硫材料依賴進(jìn)口的局面，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白?！捌展飧咚釟馓锛敼こ剃P(guān)鍵技術(shù)研究”獲得川氣東送指揮部頒發(fā)的科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

他們還提出了相應(yīng)抗硫材料的焊接技術(shù)要求，參與完成了抗硫材料焊接工藝瓶頸的開發(fā)，并成功應(yīng)用于普光氣田工程中，經(jīng)受住了 高含硫腐蝕環(huán)境對(duì)材料和設(shè)備的考驗(yàn)。該項(xiàng)技術(shù)作為國(guó)內(nèi)首個(gè)成功應(yīng)用的高含硫化氫氣田抗硫材料的焊接工藝規(guī)程，被評(píng)為中石化科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

一個(gè)現(xiàn)代化大氣田的建成，不僅需要設(shè)計(jì)者開闊思路、敢于求新，而且要有撒手锏?；厥灼展鈿馓锏脑O(shè)計(jì)過程，堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新成為破解世界級(jí)難題的利劍，在一次次磨礪中愈發(fā)鋒利。設(shè)計(jì)者深知，想從根本上解決難題，必須在技術(shù)上尋求突破。他們建立了集輸系統(tǒng)工程的三維數(shù)字化模型，把集輸管道和集氣站場(chǎng)與數(shù)字化地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，堅(jiān)持走標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化設(shè)計(jì)之路，逐步形成具有普光氣田特點(diǎn)的設(shè)計(jì)模式。

在普光，勝利設(shè)計(jì)人曾遭遇“5·12”汶川大地震、百年一遇的雨雪冰凍和大雨引發(fā)的山洪。面對(duì)自然災(zāi)害，他們臨危不懼，攻堅(jiān)克難，創(chuàng)造出國(guó)內(nèi)一個(gè)又一個(gè)的第一。

設(shè)計(jì)技術(shù)創(chuàng)新：6項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)得到應(yīng)用

科研技術(shù)創(chuàng)新讓勝利設(shè)計(jì)人找到了破解世界級(jí)難題的“金鑰匙”，設(shè)計(jì)技術(shù)創(chuàng)新則為工程項(xiàng)目注入了不竭動(dòng)力之源。

孫曉春說：“普光氣田的這些特性，增加了集輸工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)。劇毒硫化氫給施工人員和周邊居民帶來安全隱患，工程設(shè)計(jì)中稍有不慎，就有可能造成安全事故。”

設(shè)計(jì)師根據(jù)對(duì)國(guó)外高酸性氣田開發(fā)情況的調(diào)研結(jié)果，確定集輸工藝不采用當(dāng)時(shí)羅家寨氣田選取的干氣輸送工藝，而是采用加拿大成熟的濕氣混輸工藝。另外，普光氣田設(shè)計(jì)中采用常規(guī)集輸工藝有加熱、節(jié)流、分離及常規(guī)清管工藝，還配套采用非常規(guī)的智能清管檢測(cè)工藝。

普光氣田項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，有6項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)在普光氣田主體和大灣區(qū)塊中得到有效實(shí)施。一是選擇國(guó)際上先進(jìn)可靠的集輸工藝，提高系統(tǒng)的可操作性；二是選擇合理的材料和設(shè)備，提升工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性；三是選擇成熟可靠的數(shù)據(jù)采集與安全監(jiān)控系統(tǒng)，保障系統(tǒng)操作便捷和事故狀態(tài)下的應(yīng)急安全；四是采用應(yīng)急反應(yīng)預(yù)案與緊急疏散廣播，快速實(shí)現(xiàn)泄漏影響范圍內(nèi)的報(bào)警疏散；五是采用氣田含硫污水處理與回注技術(shù)，徹底解決污水出路和環(huán)保問題；六是采用腐蝕控制與監(jiān)測(cè)技術(shù)，有效防控事故的突然發(fā)生，實(shí)現(xiàn)先知先覺?！镀展鈿馓锏孛婕敼こ淘O(shè)計(jì)》也因此榮獲2010年度中國(guó)石化川氣東送建設(shè)工程“普光高酸氣田地面集輸工程新技術(shù)推廣” 一等獎(jiǎng)。

環(huán)保技術(shù)創(chuàng)新：綠水青山風(fēng)采依然

集輸系統(tǒng)作為輸送高含硫天然氣的通道，是氣田安全平穩(wěn)生產(chǎn)的“動(dòng)脈血管”。

在集輸工程建設(shè)之初，普光氣田就強(qiáng)調(diào)先進(jìn)技術(shù)引進(jìn)吸收與集成創(chuàng)新配套結(jié)合，設(shè)計(jì)者根據(jù)工程設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)施工、生產(chǎn)運(yùn)行等情況，依托國(guó)家科技重大專項(xiàng)和集團(tuán)公司“十條龍”攻關(guān)平臺(tái)，開展高含硫氣田地面集輸技術(shù)攻關(guān)，用“高科技”破解“高難題”。

設(shè)計(jì)者針對(duì)高酸氣田大規(guī)模開發(fā)投產(chǎn)，制定了氮?dú)狻艋瘹?、酸氣三個(gè)層次的調(diào)試方案，采取了氮?dú)庵脫Q空氣、凈化氣置換氮?dú)?、酸氣置換凈化氣的系列保障措施。制定科學(xué)、完善的單機(jī)和聯(lián)動(dòng)調(diào)試方案，確保調(diào)試質(zhì)量和安全，實(shí)現(xiàn)投產(chǎn)一次成功。

“既要開發(fā)建設(shè)，為社會(huì)提供清潔能源，又要保護(hù)環(huán)境造福一方，這給設(shè)計(jì)增加了一定的壓力和難度。普光氣田所處川東北地區(qū)山清水秀，風(fēng)景宜人，對(duì)環(huán)境保護(hù)要求極高?！睂O曉春說。

在尾氣的處理上，污水汽提出的少量高濃度、低壓酸氣（尾氣）送至凈化廠尾氣回收工段進(jìn)行凈化，提高了凈化廠設(shè)備利用率，節(jié)省大量投資，充分體現(xiàn)上下游結(jié)合、一體化運(yùn)作的合作理念。

運(yùn)用科學(xué)、合理的水土保護(hù)技術(shù)，也使工程經(jīng)受住了百年一遇的洪水和多次暴雨的考驗(yàn)。2010年投產(chǎn)以來，未發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害引起的質(zhì)量和安全事故，集輸系統(tǒng)安全、環(huán)保、平穩(wěn)運(yùn)行至今。

目前，普光氣田集輸系統(tǒng)每年為凈化廠提供原料氣100億立方米，凈化廠為川氣東送管道提供清潔天然氣約70多億立方米，并源源不斷地送往中東部地區(qū)，為這些地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、民生改善起到重要作用。

普光氣田在資源與市場(chǎng)之間架起“惠民之橋”。如今，生活在普光氣田附近的居民說：“家鄉(xiāng)的山還是那樣綠，水還是那樣清，生活還是那樣寧?kù)o祥和。”

安全技術(shù)創(chuàng)新：應(yīng)急系統(tǒng)保障6萬(wàn)人安全

勝利設(shè)計(jì)院自控通信所主任設(shè)計(jì)師劉俊嶺說：“天然氣中含有的硫化氫不僅對(duì)人身體造成傷害，還會(huì)對(duì)輸送氣體的設(shè)備、管道產(chǎn)生破壞性影響，增大泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。而普光氣田地處山區(qū)，地形復(fù)雜，空氣流動(dòng)性不好且人員密集，一旦泄漏，后果不堪設(shè)想?！?/p>

設(shè)計(jì)人員針對(duì)這些情況制定出了三個(gè)預(yù)防和解決措施。一是采取確定最優(yōu)的工藝流程，選擇合適的材料，加注緩蝕劑，實(shí)施緩蝕劑預(yù)膜等措施，降低泄漏發(fā)生的概率。二是在國(guó)內(nèi)首次實(shí)踐緊急反應(yīng)預(yù)案（ERP）和緊急反應(yīng)區(qū)域（EPZ）的設(shè)計(jì)。采取“截?cái)嚅y室＋ERP＋EPZ＋應(yīng)急火炬系統(tǒng)”，提高了及時(shí)救援的速度，保證緊急狀態(tài)下環(huán)境安全。三是在集輸管線兩邊各100米、集氣站場(chǎng)周圍300米、集氣末站周圍800米的范圍內(nèi)，居民全部搬遷。在集氣站場(chǎng)和管線周圍1500米范圍內(nèi)設(shè)置緊急廣播系統(tǒng)，保證事故發(fā)生時(shí)周邊居民能夠盡快疏散。

通信專業(yè)設(shè)計(jì)師根據(jù)工程的總體要求，對(duì)各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)追本溯源，提出解決措施，環(huán)環(huán)相扣再匯聚系統(tǒng)，搭建成一個(gè)覆蓋全氣田、高可靠性的冗余自控通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了就地遠(yuǎn)程控制故障時(shí)切換，線路站場(chǎng)安全防護(hù)，EPZ分區(qū)報(bào)警的各項(xiàng)控制和安全功能。

緊急疏散廣播系統(tǒng)利用5.8G和調(diào)頻廣播兩種無(wú)線傳輸手段對(duì)危險(xiǎn)擴(kuò)散范圍內(nèi)的所有居民進(jìn)行全覆蓋廣播，緊急疏散廣播系統(tǒng)在普光氣田項(xiàng)目中安裝點(diǎn)287個(gè)，分布于站場(chǎng)、輸氣管道沿線危險(xiǎn)范圍內(nèi)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和村莊，并按照緊急預(yù)案的規(guī)定進(jìn)行分區(qū)域廣播報(bào)警。當(dāng)氣體泄漏報(bào)警信號(hào)輸入時(shí)，控制中心根據(jù)緊急疏散安全級(jí)別和泄漏范圍決定呼出區(qū)域進(jìn)行廣播報(bào)警。普光氣田主體開發(fā)地面集輸工程緊急疏散廣播系統(tǒng)已安全運(yùn)行至今，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。已覆蓋普光氣田周邊8個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，保障方圓220平方公里范圍內(nèi)6萬(wàn)多人的生命安全。

緊急疏散廣播系統(tǒng)工程在國(guó)內(nèi)外同行業(yè)中首次將緊急疏散廣播系統(tǒng)應(yīng)用于高含硫復(fù)雜山區(qū)氣田中，為國(guó)內(nèi)同類工程建設(shè)提供了有價(jià)值的參考。該系統(tǒng)榮獲普光高酸氣田集輸工程關(guān)鍵技術(shù)研究一等獎(jiǎng)。

目前，普光氣田工程正常運(yùn)行，天然氣凈化廠生產(chǎn)安全平穩(wěn)。從普光到上海，一條綠色能源大動(dòng)脈源源不斷地把天然氣輸往沿線各地，讓每個(gè)冬日不再寒冷，像一縷暖陽(yáng)照到千家萬(wàn)戶。